[發明專利]燃料電池系統

有效

• 申請號: 200980120468.1
• 申請日: 2009-06-08
• 公開（公告）號: CN102047484A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 片野剛司
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;B60L11/18;H01M8/00;H01M8/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;楊光軍

技術領域

本發明涉及燃料電池系統。

背景技術

在人們擔心依賴于石油的汽車社會的未來景象的現代，人們期待普及搭載有混合動力燃料電池系統的汽車。在混合動力燃料電池系統中，作為電力源而具有燃料電池和蓄電池(二次電池)，燃料電池和蓄電池相對于負載并聯連接，并且在燃料電池與負載之間、以及蓄電池與負載之間分別安裝有用于進行電壓變換的高壓轉換器。

搭載于汽車等車輛的混合動力燃料電池系統的負載，與設置于建筑物等的固定式混合動力燃料電池系統的負載相比，變動顯著更大。

因此，向燃料電池供應反應氣體(氧化氣體和/或燃料氣體)的各個泵等的轉速會與該負載的變動相應地大幅變動。例如，當駕駛者急速地停止了對加速踏板的踩踏時(參照圖3的α1)，負載大幅地減小。需要使各個泵的轉速也與該負載的減小相應地降低，以往如專利文獻1所記載的那樣，通過各個泵的再生控制(即，使泵的電機作為發電機動作，將機械能變換為電能并回授于電源等)，使各個泵的轉速與負載的減小相應地降低(參照圖3的α2)。

專利文獻1：日本特開平5-111299號公報。

發明內容

如果與負載的減小相應地進行各個泵的再生控制，則電機的轉速會大幅地下降，但是也存在著在電機的轉速大幅下降了的狀態下執行再加速指令(例如緊急行進指令)的情況(例如從平坦的道路臨近上坡時踩下加速踏板的情況等)。

以往，為了能夠響應這樣的再加速指令(即，為了確保加速時的響應性)，作為驅動各個泵的電機而使用了能夠發揮高轉矩性能的高轉矩電機，但是在使用了該電機的情況下，存在著會導致高成本化、并且裝置大型化這樣的問題。

本發明是鑒于以上說明的情況而完成的，其目的在于提供一種即使利用與以往相比轉矩低的電機、也能夠確保加速時的響應性的燃料電池系統。

為了達到上述目的，本發明的燃料電池系統為移動體用的燃料電池系統，該燃料電池系統包括燃料電池、和轉速根據該燃料電池所要求的負載而變化的能夠進行再生控制的電機，所述燃料電池系統包括：判斷單元，判斷是否是燃料電池負載正在下降、且移動速度為設定速度以上；以及轉速控制單元，在通過所述判斷單元獲得了肯定的判斷結果的情況下，避免所述電機的再生控制，通過惰性運行進行所述電機的轉速的降低。

根據該構成，在燃料電池所要求的負載(各種電機和/或輔機等所要求的電力)正在下降、且移動速度為設定速度以上的情況下，不進行再生控制，而是通過惰性運行使該電機的轉速降低。由此，即使之后駕駛者踩下加速踏板等而執行了再加速(參照圖3的β2)，與以往相比加速力也可以較小，因此能夠采用轉矩小的電機(即小型的電機)，與以往相比能夠實現低成本化、裝置的小型化。即，在通過惰性運行使電機的轉速降低了的情況下，與通過再生運行使電機的轉速降低了的情況相比，能夠減小轉速的減低，由此與以往相比能夠采用小型的電機。

在此，在上述構成中，優選如下的方式：所述判斷單元判斷是否是所述移動體正在減速、且移動速度為設定速度以上。另外，優選如下的方式：所述電機是驅動向所述燃料電池供應反應氣體的泵的電機，所述設定速度是考慮了在所述移動體以所述設定速度移動的情況下產生的外部噪聲的水平、和在通過所述惰性運行使所述電機旋轉的情況下產生的內部噪聲的水平而設定的速度。

另外，在上述構成中，優選如下的方式：所述電機是驅動循環泵的電機，所述循環泵將從所述燃料電池排出的燃料排氣氣體的至少一部分返回到燃料氣體的供應路徑中，所述燃料電池系統還包括：第一檢測單元，檢測所述電機的轉速是否由于通過所述惰性運行實現的該電機的轉速的降低而低于了下限閾值；以及調整單元，在所述電機的轉速低于了下限值的情況下，提高供應給所述燃料電池的燃料氣體中包含的氫氣的濃度。

另外，在上述構成中，優選如下的方式：在所述循環路徑上分支連接有放氣路徑，所述調整單元利用設置在所述放氣路徑上的放氣閥來調整向外部排出所述燃料排氣氣體的量，由此提高供應給所述燃料電池的燃料氣體中包含的氫氣的濃度。

另外，在上述構成中，優選如下的方式：所述電機是驅動向所述燃料電池供應氧化氣體的壓縮機的電機，所述燃料電池系統還包括：第二檢測單元，檢測所述電機的轉速是否由于通過所述惰性運行實現的該電機的轉速的降低而低于了下限閾值；以及掃氣處理單元，在所述電機的轉速低于了下限值的情況下，利用供應給所述燃料電池的氧化氣體來進行該氧化氣體的供應路徑的掃氣。